Báo cáo về công nghệ lên men

MỤC LỤC HÌNHFigure 3: Nhân của nấm men với những thành phần đặc biệt Sharma, 1998 9 Figure 5: Các giai đoạn phát triển chồi và chồi tách ra khỏi tế bào mẹ Sharma, 1998 10 Figure 6: Giai

MỤC LỤC BẢNG

Bảng 3: Content of apple juice used for Calvados making 8Bảng 4: Bảng giới hạn các chỉ tiêu chất lượng của nước để chế biến thực phẩm 13Bảng 5: Recommended concentration of sulphite in apple juice at various pH 20Bảng 6: Sự khác nhau giữa các dòng Brandy ở Anh, Pháp, Tây Ban Nha 26

MỤC LỤC HÌNH

Figure 3: Nhân của nấm men với những thành phần đặc biệt (Sharma, 1998) 9

Figure 5: Các giai đoạn phát triển chồi và chồi tách ra khỏi tế bào mẹ (Sharma, 1998) 10

Figure 6: Giai đoạn sinh sản hữu tính ở nấm men Saccharomyces cerevisiae (Sharma, 1998) 11

Figure 7: Thiết bị phân loại táo tự động và thủ công 16

- Tuy vậy, lễ rửa tội cho nó đã không diễn ra trong suốt 200 năm tiếp theo, cho đến

khi “El Calvados”, một con tầu từ hạm đội Tây Ban Nha bị đắm khi đâm phải

tảng đá trên bờ biển Normandie Một trong những ngôi làng ven biển trên xứ sởcủa táo đã lấy cái tên của con tầu này theo kiểu tiếng Pháp trước khi cái tên nàyđược chọn làm tên rượu nổi tiếng của vùng này

- Tên tuổi rượu brandy táo Normandie đã dần dần nổi danh khắp châu Âu, đếnmức năm 1684 những người trồng táo Anh quốc đã phải thách thức sản xuất rượubrandy táo của chính họ để ngăn chặn làn sóng “brandy ngoại” Ở Pháp, trướcthời Cách mạng, việc bán rượu brandy táo Normandie đã bị giới hạn trong vùngnơi rượu được sản xuất vì đó là cách bảo hộ thị trường của các rượu brandy làm

từ nho, Armagnac và Cognac Năm 1792 và 1793 luật này đã được bãi bỏ và rượubrandy táo được sản xuất tại vùng lân cận của Paris đã được hưởng lợi Calvados

đã đạt được sự nổi tiếng và phổ biến tại thủ đô nước Pháp năm 1942, cũng trong

năm đó loại rượu này đã được công nhận “ Tên gọi xuất xứ được công nhận” (Appellation d'Origine Controlee) đó là những qui định để đảm bảo chất lượng

sản phẩm và những truyền thống hàng thế kỷ của nó

Phần 2: NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT

I TÁO:

- Táo Tây, (tiếng Pháp: pomme) có danh pháp khoa học là Malus domestica Loài

cây thân gỗ này thuộc họ Hoa hồng (Rosaceae) Đây là một trong những loại cây

ăn trái phổ biến nhất

- Cây táo tây cao khoảng 5-12 m, tán rộng và rậm Đến thu cây rụng lá Lá táo hình

bầu dục, rộng 3-6 cm, dài 5-12 cm; đầu lá thắt nhọn với cuống lá (petiole) khoảng

2-5 cm Rìa lá dạng răng cưa

- Hoa táo nở vào mùa xuân cùng lúc khi mầm lá nhú Hoa sắc trắng, có khi phachút màu hồng rồi phai dần Hoa có năm cánh, đường kính 2.5-3.5 cm Trái chínvào mùa thu Trái thường ở cỡ 5-9 cm đường kính Cây thích hợp với những vùngkhí hậu ôn và hàn đới Mỗi mùa ra hoa, phát triển trái, táo Tây đòi hỏi nhiệt độlạnh dưới 7oC một thời gian từ 600 đến 1000 giờ Ở Việt Nam hiện nay, táo Tâyđược nhập từ các nước Âu châu, Trung quốc, Nhật Bản, Hàn quốc.v.v

- Những giống táo Tây có khả năng trồng được VN là táo Anna, táo Pink Lady, táoGranny Smith, táo Gala, táo Fuji, táo Gordon, táo Yellow Delicious, táo Jonagold,táo Mutsu Đó là những giống táo Tây có thân cây cao khoảng 2-3m, tán rộng 3-

4m (thay vì các cây táo Tây thông thường cao 6-7m, tán rộng 6-7m) ít đòi hỏi

nhiệt độ lạnh với thời gian quá dài

Tiết diện ngang của táo Vườn táo vùng Normandie

Figure 15: Táo tây

- Tiết diện ngang quả táo cho thấy từ ngoài vào là vỏ mỏng (màu đỏ), thịt (trắngxanh), và ruột 5 múi với hột màu nâu

- Ruột táo bổ ra có năm "múi" (carpel) chia thành ngôi sao năm cánh Mỗi múi có1-3 hột

- Trong táo Tây có chứa nhiều chất dinh dưỡng giá trị 100 gram nạc có chứa :

o Các acid hữu cơ như acid malic, citric, ascorbic Chất đường của táo Tây

là glucose, levulose, saccharose Trong hột táo Tây có chứa một chất độc

là acid cyanhydric

Bảng 1 : Thành ph n dinh d ần dinh dưỡng trong 100 gram táo ưỡng trong 100 gram táo ng trong 100 gram táo

Nutrients: Content per 100 g

Lipids 0.4 g Vitamin K 0-5 µg Carbohydrates

Carbohydrate 11.8 g Vitamin B1 35 µg Glucose 2210 mg

Organic acids 0.6 g Vitamin B2 30 µg Fructose 6040 mg

Minerals 0.3 g Pantothenic acid 100 µg Starch 600 mg

Vitamin B6 45 µg Sorbit 510 mg

 Táo nguyên liệu cho sản xuất Calvados:

- Ở Pháp, một trong những vùng trồng táo nổi tiếng để sản xuất calvados là vùngNormandie.Táo của vùng Normandie thường nhỏ , chua, và chát Một số loại táo

ngọt (Táo đỏ Rouge Duret),một số khác thì chua (như táo Rambault) hoặc đắng ngọt (như các táo Argile rouge, Binet rouge, Saint Martin, Mettais và Frequin).

Bảng 2 : Các lo i táo dùng trong s n xu t r ại táo dùng trong sản xuất rượu ản xuất rượu ất rượu ượu u

Sweet Bedan, Bisquet, Douce coetligne, Tête de brebis

Sharp Binet rouge, Clos renaux, Douce moen

Bittersweet Avrolles, Judaine, Judeline, Judor, Juliana, Petit jaune

Bitter Fréquin rouge, Kermerrien, Peau de chien

- Táo chín theo ba vụ trong năm: vụ sớm (rơi vào tháng9); vụ giữa ( từ tháng 10 đến giữa tháng 11) và vụ chínmuộn ( hái táo vào tháng 12 và thường cất giữ đến tận

tháng giêng Táo chín vào vụ giữa và vụ muộn được sử

dụng để sản xuất Calvados Còn táo chín vụ sớm cầnphải đem ngâm ủ rượu khi nhiệt độ còn quá cao để cóthể chưng được rượu táo ngon

- Theo truyền thống thì thu hoạch táo được tiến hànhbằng cách rung những cành của các cây táo cao Những trái táo sẽ rơi xuốngnhững tấm vải dầu trải bên dưới,người ta sẽ dùng tay để thu táo và bỏ vào bao tải

bố Những nhà sản xuất với chất lượng cao thì hái táo bằng tay rồi lựa chọn sắpxếp táo để tránh làm hư hỏng trái táo và sản xuất ra loại rượu táo hảo hạng nhất

- Những trái táo để làm Calvados có thể được cất giữ trên sàn, xếp thành đống cao

khoảng 70cm hoặc cất giữ trong các thùng gỗ để mở gọi là “padox” Các nhà sản

xuất chuyên nghiệp thường trồng khoảng 20 đến 40 loại táo, để đảm bảo sản xuấtđược nước táo vừa đủ độ ngọt, độ tannin và độ chua Bí mật của hương vị chínhnằm ở kích cỡ của trái táo Với một quy luật, táo càng nhỏ càng thơm

- Mỗi vùng miền trên thế giới thu hoạch vào từng thời điểm khác nhau Táo phảiđược kiểm tra độ chín trước khi quyết định thu hoạch Trái táo được hái quá sớm

sẽ chua hoặc có nhiều bột Trái táo hái quá muộn sẽ mềm và bở Những tiêuchuẩn để đánh giá độ chín của táo bao gồm:

Bảng 3: Thành phần nước táo sản xuất rươu Calvados

Juice from Calvados appleSpecific Gravity 1,045 – 1,061

Total sugar 98 – 131 g/lTotal Nitrogen 76 – 267 mg/lAmino Nitrogen 13 – 106 mg/l

- Giống [Chi] Saccharomyces có khoảng 40 loài (van der Walt, 1970) và các loài

trong giống này được biết nhiều do chúng được ứng dụng trong làm nổi bánh, bia,rượu , chúng hiện diện nhiều trong sản phẩm có đường, đất, trái cây chín, phấnhoa Nấm men có hình bầu dục, gần tròn, kích thước khoảng 6 - 8 µm x 5 - 6

µm, vỏ tế bào cấu tạo bởi carbohydrat, lipid, protein dầy khoảng 0,5 µm, màng tếbào chất, tế bào chất và nhân đã được trình bày chung ở phần “Tế bào vi sinh vậtchân hạch”

- Nhân n m men có ph n trên là trung th (centrosome) và centrochrometin và ph nần trên là trung thể (centrosome) và centrochrometin và phần ể (centrosome) và centrochrometin và phần ần trên là trung thể (centrosome) và centrochrometin và phầnđáy c a nhân có thêm không bào (vacuole), bên trong ch a 6 c p nhi m s c thứa 6 cặp nhiễm sắc thể ặp nhiễm sắc thể ễm sắc thể ắc thể ể (centrosome) và centrochrometin và phần(NST) và bên ngoài màng nhân có nhi u ti th bám quanh.ều ti thể bám quanh ể (centrosome) và centrochrometin và phần

Figure 3: Nhân của nấm men với những thành phần đặc biệt (Sharma, 1998)

- Nấm men là nhóm dị dưỡng, nguồn thức ăn chính là đường (saccharose, glucose,fructose ) và các nguyên tố khác, nhiều loài đặc biệt có thể sử dụng được tinhbột Nói chung nấm men tổng hợp một số enzim cần thiết để có thể sử dụng cácnguồn carbon trên và cuối cùng là sản phẩm rượu và khí carbonic

- Sinh sản vô tính ở nấm men thường gặp nhất là nẩy chồi, theo Hartwell (1974)khi một chồi hoàn chỉnh sẽ phát triển ngay nơi ở đó chồi sẽ nối liền với tế bào mẹ(bud scar) và khi chồi rời ra tế bào mẹ gọi là điểm sinh sản (birth scar)

Figure 4: Nẩy chồi ở nấm men

Màng tế bào

Ty thể

- Sự phân đôi (fission) không nhận thấy ở Saccharomyces cerevisiae nhưng thường gặp ở Schizosaccharomyces.

- Sinh sản hữu tính:

- N m men không sinh ra các c quan sinh d c mà chúng sinh ra hai t bàoơ quan sinh dục mà chúng sinh ra hai tế bào ục mà chúng sinh ra hai tế bào ế bàodinh d ng mà nhi m v gi ng nh các giao t ; Quá trình h p t bào ch tư ệm vụ giống như các giao tử; Quá trình hợp tế bào chất ục mà chúng sinh ra hai tế bào ống như các giao tử; Quá trình hợp tế bào chất ư ử; Quá trình hợp tế bào chất ợp tế bào chất ế bào(plasmogamy) và h p nhân (karyogamy) x y ra và thành l p t bào nh b i,ợp tế bào chất ảy ra và thành lập tế bào nhị bội, ập tế bào nhị bội, ế bào ị bội, ội,nang và cu i cùng là bào t nang thành l p trong nang (hình 4.7).ống như các giao tử; Quá trình hợp tế bào chất ử; Quá trình hợp tế bào chất ập tế bào nhị bội,

Figure 6: Giai đoạn sinh sản hữu tính ở nấm men Saccharomyces cerevisiae (Sharma, 1998)

- Số bào tử nang tùy thuộc vào số lần phân chia nhân nhưng thường là 8,bào tử nang được giải phóng, nẩy mầm để hình thành tế bào dinh dưỡngmới từ đây chúng sinh sản vô tính bằng sự nẩy chồi hay phân đôi

- Tuy nhiên, sinh sản hữu tính không phải đơn giản như mô tả ở phần trên;theo Guilliermond (1949), nấm men có 3 loại chu kỳ sinh trưởng hay vòng

đời khác nhau được mô tả ở 3 loại nấm men: Saccharomyces cerevisiae, Saccharomyces ludwigii và Schizosaccharomyces octosporus.

 Một số chủng Saccharomyces cerevisiae:

- Chủng 12 (tách từ nhà máy men bánh mì 1902) Tế bào tròn hình trứngvới kích thước 5-8 Sinh sản bằng cách nảy chồi Ở điều kiện khắcnghiệt, ở nhiệt độ 250C chỉ trong vòng một ngày cụ thể tạo thành bào tử (1– 4 bào tử) Trong tế bào già thường chứa nhiều glycogen vàmetaxromatin Nấm men chủng 12 sinh sản mạnh trong 12 giờ đầu nuôicấy sau đó chậm dần và lên men rất mạnh Chúng có khả năng lên men rấtmạnh glucose, matose, fructose, galactose, saccharose, maltose và 1/3rafinose Khi lên men có khả năng tích lũy trong môi trường 13% đường

- Chủng số 2 (do Linder tách ra từ 1889 trong nhà máy rượu) Đây là chủngđầu tiên được ứng dụng trong sản xuất rượu và các ngành sản xuất khác

Tế bào dài, hình đứng, lớn và sinh sản bằng cách nảy chồi Ở 25oC trong

30 giờ nuôi cấy có thể tạo thành bào tử (thường trong tế bào có 3 bào tử);lên men được các loại đường như chủng 12 nhưng khả năng sinh sản kémhơn

- Chủng M.10 (được tách từ năm1916) dùng để sản xuất các loại nguyênliệu chứa đường Tế bào chủng này có hình tròn hay hình oval với kíchthước 5-6 x 6-7µ; có khả năng lên men các loại đường như 2 chủngtrên.Chúng có khả năng sản sinh rất nhanh và lên men được ở nồng độ rấtcao Bền vững với acid sulfuric và tồn tại được ở pH =2

- Chủng B, cũng như M.10, được sử dụng rộng rãi trong sản xuất rượu từmật rỉ Tế bào hình trụ, hình oval với kích thước tế bào 3,9-9,7 x 39-8,9 ;

có khả năng lên men rượu rất tốt, đồng thời có đặc tính lên men bánh mìcao

- Chủng M (thu được vào 1905) do Ghenebec phân lập từ hỗn hợp của 4chủng nấm men nổi Chủng được dùng để lên men trong môi trường chứacác hỗn hợp đường khác nhau Chúng rất bền và ổn định, thích nghi đượcnhững điều kiện không bình thường trong thực tế sản xuất chủng MTB (Ởnước ta trước 1975, các nhà máy rượu chỉ dùng chủng này do nhà máyrượu Hà Nội cung cấp) Chủng này có khả năng sinh sản nhanh và chohiệu suất lên men tương đối tốt

 Các tính chất sinh lí của nấm men:

- Nhiệt độ tối ưu: 28-32oC

- pH tối ưu: 4-6

- Saccharomyces cerevisiae có thể lên men nhiều loại đường nhưng :

o Không thể lên men lactose, xenlobiose, inulin

o Không đồng hóa socbose, D- glucozamin, D- ribose, D-xilose, L- arabinose, D- arabinose, L- ramnose, xenlobiose

III NGUYÊN LIỆU PHỤ KHÁC:

- Đường:

 Saccharose tinh thể.

 Các loại đường khác như siro glucose, siro maltose

- Hợp chất chứa N:

 Hợp chất N vô cơ (amoni phosphate, amoni sulphate)

 Hợp chất N hữu cơ (chất chiết nấm men)

- Nước

Bảng 4: Bảng giới hạn các chỉ tiêu chất lượng của nước để chế biến thực phẩm ch bi n th c ph m ế biến thực phẩm ế biến thực phẩm ực phẩm ẩm

STT Tên chỉ tiêu Đơn vị Giới hạn tối đa cho phép

I Chỉ tiêu cảm quan và thành phần vô cơ

Phân loại Rửa Chần

Ép

B ã Sulfit hóa

Nghiền

Lắng trong Cặ

n

Rượu Calvados

Lọc

Lên men Nấm men

Chưng cất Ủ

Pha chế Đóng chai

Đường, các yếu

tố cần bổ sung

khác

Phần 4: GIẢI THÍCH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

1) Phân loại:

- Mục đích : loại những quả không đủ quy cách, sâu bệnh, men mốc, thối hỏng.Chọn quả đồng đều về kích thước, hình dạng, màu sắc, độ chín

- Nguyên tắc: dựa vào kích thước và độ chín của quả

- Thiết bị: thủ công hoặc cơ giới hóa

Figure 7: Thiết bị phân loại táo tự động và thủ công

 Thiết bị phân loại táo:

o Quả được vận chuyển trên băng chuyền, phía trên băng chuyền đặtmột loạt trục tròn đặt cách nhau, tạo ra những khoảng cách khác nhauvới băng chuyền

o Khoảng cách này giảm dần theo chiều di chuyển của quả

o Những quả lớn sẽ bị giữ lại ở phía đầu vào chỉ những quả nhỏ mới

đi qua được

o Nguyên liệu được di chuyển trên băng chuyền với tốc độ thích hợp

o Nước từ các vòi phun từ trên xuống để rửa đồng thời băng chuyền có độrung thích hợp để nguyên liệu có thể xoay và được rửa sạch hơn

Figure 8: Thiết bị rửa

4) Nghiền:

- Mục đích: phá vỡ thành tế bào thực vật, giải phóng dịch quả

- Biến đổi:

o Vật lý: kích thước nguyên liệu thay đổi

o Hóa học: trong quá trình nghiền có thể xảy ra các phản ứng oxi hóa khử

- Thiết bị:

o Cổ điển: táo được nghiền bởi một cái sào hay được ép bởi cối đá

o Ngày nay: sử dụng thiết bị nghiền búa hoặc nghiền dao cắt (rotatingknives)

Figure 10: Thiết bị nghiền búa Hammer Mill

- Sau đó người ta để cho bột cơm táo ngấm trong vài giờ đồng hồ để chúng trởthành mịn hơn và dễ dàng cho việc ép lấy nước, tannin và hương thơm

5) Ép:

- Mục đích: thu nước quả

- Biến đổi:

o Vật lý: tỉ lệ 2 pha rắn-lỏng thay đổi

o Không có thay đổi đáng kể về hóa học, sinh hóa và hóa sinh tuy nhiên cóhiện tượng tổn thất vitamin, các hoạt chất được giải phóng khỏi tế bào, cácenzym cũng có khả năng giải phóng khỏi tế bào, có khả năng oxi hóamạnh hơn

- Thiết bị: bột cơm táo được đưa vào máy ép thủy lực hoặc máy ép đai để ép lấynước

o Cổ điển:

Figure 11: Máy ép cổ điển

o Hiện đại: Máy ép đai

Figure 12: Máy ép đai

Figure 13: Sơ đồ hoạt động máy ép đai

- Nguyên lý hoạt động:

 Việc khai thác nước quả thực hiện bằng cách tăng áp lực lên bột cơm táo.

o Bột cơm táo được châm liên tục và phân bố đều liên tục trên dây đai Sau đó, hỗn hợp theo dây đai đi xuống hướng vào khu vực ép tách nước

o Nước táo được chiết ra nhờ 1 trục có gắn các thanh hình chữ L xung quanh trước khi hỗn hợp bán rắn bị nén

o Hỗn hợp đi qua khoảng 10 trục liên tiếp nhau có bán kính giảm dần theo đường hình chữ S để chiết hoàn toàn lượng nước còn trong đó

o Xử lý ướt: Sử dụng dung dịch SO2 đã được chuẩn bị sẵn trong nước lạnh

với nồng độ 4,5-5,5% hoặc sử dụng dung dịch metabisulphit natri vớinồng độ SO2 tương tự Khi sử dụng metabisulphit natri cần cho thêm HCl

để tạo được dung dịch SO2 [(khoảng 4,24g metabisulphit kết hợp với3,83ml HCl đậm đặc (36%) được 1 lít khí SO2)]

o Xử lý khô (xông SO 2):

Có thể xông SO2 theo các cách sau:

o Phương pháp tạo SO2 bằng phản ứng giữa metabisulphit và HCl:

Na2S2O5 + 2HCl  2NaCl + 2SO2 + H2O

 4,24g Na2S2O5 tác dụng với 3,83ml HCl đậm đặc (36%)cho một lít khí SO2

o Sử dụng khí SO2 hóa lỏng chứa trong các bình thép để nạp vào cácbồn chứa dịch táo

Bảng 5:Recommended concentration of sulphite in apple juice at various pH

Juice pH Sulphite concentration